FR2471292A1 - LIGHT AXLE FOR RAILWAY VEHICLES AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME - Google Patents

LIGHT AXLE FOR RAILWAY VEHICLES AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME Download PDF

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Abstract

LE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION EST CELUI DES ESSIEUX LEGERS CONSTRUITS EN DEUX ELEMENTS POUR VEHICULES FERROVIAIRES. LE PROBLEME TECHNIQUE POSE CONSISTE A FOURNIR UN TEL ESSIEU PERMETTANT UNE ECONOMIE DE MATIERE ET UNE REDUCTION DE POIDS. SUIVANT L'INVENTION, CET ESSIEU EST CARACTERISE EN CE QU'IL EST CONSTITUE POUR CHAQUE MOITIE PAR UN TUBE D'ESSIEU 12, UN PLATEAU DE ROUE 7 ET UN TOURILLON DE PALIER 24, 24, LES DEUX MOITIES PRESENTANT UNE CAVITE TRAVERSANTE ET ETANT ASSEMBLEES PAR EMMANCHEMENT DES TUBES D'ESSIEU. L'INVENTION EST PRINCIPALEMENT UTILISEE SUR LES ESSIEUX POUR VEHICULES FERROVIAIRES.THE TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION IS THAT OF LIGHT AXLES CONSTRUCTED IN TWO ELEMENTS FOR RAIL VEHICLES. THE TECHNICAL PROBLEM POSED CONSISTS OF PROVIDING SUCH AN AXLE ALLOWING A SAVING OF MATERIAL AND A REDUCTION IN WEIGHT. FOLLOWING THE INVENTION, THIS AXLE IS CHARACTERIZED IN THAT IT IS CONSTITUTED FOR EACH HALF OF AN AXLE TUBE 12, A WHEEL PLATE 7 AND A BEARING TRUNK 24, 24, BOTH HALVES HAVING A THROUGH CAVITY AND BEING ASSEMBLED BY CONNECTION OF THE AXLE TUBES. THE INVENTION IS MAINLY USED ON AXLES FOR RAILWAY VEHICLES.

Description

- 1 -- 1 -

Essieu léger pour véhicules ferroviaires et procédé pour sa fabrication.  Light axle for railway vehicles and method for its manufacture

L'invention a pour objet un essieu léger pour véhicules ferroviaires, comportant un élément d'essieu creux et des  The subject of the invention is a light axle for railway vehicles comprising a hollow axle element and

zones de paliers disposées extérieurement. L'invention s'étend à un pro-  bearing areas arranged externally. The invention extends to a

cédé pour la fabrication de cet essieu. Le plus grand nombre des essieux utilisés en pratique est construit de manière à comporter deux plateaux de roues  assigned for the manufacture of this axle. Most of the axles used in practice are constructed to have two wheel trays

emmanchés à force sur un essieu massif. Ce mode de construction est carac-  force-fitted on a massive axle. This mode of construction is

térisé par un poids élevé, un usinage compliqué, des dispositions com-  high weight, complicated machining,

plexes pour les contrôles répétés ainsi qu'une zone de sollicitation maxi-  plexes for repeated checks as well as a maximum solicitation area

male située dans le domaine de l'emmanchement.  male located in the field of fitting.

On connaît des constructions d'essieux (voir les documents DE-PS 876 697 et DE-PS 963 158) dont l'essieu est réalisé  Axle constructions are known (see DE-PS 876 697 and DE-PS 963 158) whose axle is made

sous forme de corps creux pour économiser du poids. Avec de telles réali-  in the form of hollow body to save weight. With such achievements

sations à essieu creux et plateaux de roues emmanchés à force, on a cepen-  with hollow axles and wheel trays fitted with force, we have

dant constaté que la disposition n'était pas adaptée aux sollicitations élevées qui se produisent en cours de marche. On constate notamment des  found that the arrangement was not adapted to the high demands that occur during operation. We note in particular

phénomènes de fatigue prématurés dans les sections d'essieu les plus solli-  premature fatigue phenomena in the most demanding axle sections

citées, à l'emplacement des assemblages emmanchés à force, de telle sorte  mentioned, at the location of the joints fitted with force, so

qu'il se produisait des fissures et des ruptures par suite de la sensibili-  cracks and fractures as a result of the sensiti-

té élevée aux entailles.high cut.

A la suite de ces constatations, on a pro-  As a result of these findings,

posé des réalisations (voir les documents DE-PS 864 885 et DE-PS 864 408) prévoyant, à l'emplacement de l'emmanchement à force, un assemblage soudé entre l'essieu creux et le plateau de roue. Les assemblages soudés sont cependant très sensibles aux sollicitations de fatigue de flexion et cette  implemented (see documents DE-PS 864 885 and DE-PS 864 408) providing, at the location of the press fitting, an assembly welded between the hollow axle and the wheel plate. The welded joints are, however, very sensitive to flexural fatigue stresses and this

proposition n'a donc pas pu manifestement se développer non plus.  The proposal therefore could not have developed clearly either.

On a donc essayé, en s'appuyant sur des constructions comparables (par exemple d'après le document DE-PS 544 626), de monter par retrait des plateaux de roues sur un corps tubulaire en  It has therefore been attempted, based on comparable constructions (for example according to DE-PS 544 626), to assemble by withdrawal of the wheel trays on a tubular body made of

s'efforçant de consolider le montage à force par un calibre intérieur en-  striving to consolidate the forced assembly by an internal caliber

gagé à force dans le domaine du moyeu. On a également essayé d'éliminer les points de contraintes dans le domaine critique en renonçant Eu montage à force et en faisant appel à la technique du collage. Ce développement, visant notamment des économies de poids, est cependant très onéreux par suite d'une réalisation en nombreux éléments et de tolérances d'usinage serrées. - 2 - L'invention a pour but de créer un essieu léger pour véhicules ferroviaires, comportant un élément d'essieu creux et des zones de paliers disposées extérieurement, permettant d'obtenir une économie notable de matière avec une réduction du poids non suspendu, cet essieu convenant aux véhicules ferroviaires àgrande vitesse. L'invention a également pour but de créer un procédé pour la fabrication d'un.tel essieu. L'invention concerne à cet effet un essieu  pledged in force in the area of the hub. An attempt has also been made to eliminate the stress points in the critical domain by giving up force fitting and using the technique of gluing. This development, aimed in particular at saving weight, is however very expensive due to a realization in many elements and tight machining tolerances. The object of the invention is to create a light axle for rail vehicles, comprising a hollow axle element and bearing zones arranged externally, making it possible to obtain a significant economy of material with a reduction of the unsprung weight, this axle is suitable for high speed rail vehicles. The invention also aims to create a method for the manufacture of such an axle. The invention relates to an axle

du type ci-dessus, caractérisé en ce qu'il est constitué pour chaque moi-  of the type above, characterized in that it is constituted for each ego

tié par un tube d'essieu, un plateau de roue et un tourillon de palier, les deux moitiés présentant une cavité traversante et étant assemblées par  an axle tube, a wheel plate and a bearing journal, the two halves having a through cavity and being assembled by

emmanchement des tubes d'essieu.fitting of the axle tubes.

Suivant un mode de réalisation, les extré-  According to one embodiment, the

mités emmanchées des tubes d'essieu sont assemblées par retrait.  Half of the axle tubes are pulled together.

L'essieu léger conforme à l'invention, dont chaque roue est réalisée en un seul élément avec le plateau de moyeu et  The light axle according to the invention, each wheel of which is made in a single element with the hub plate and

un demi-arbre d'essieu, comporte des bouts d'arbres extérieurs pour rece-  half axle shaft, has outer shaft ends to accommodate

voir les paliers d'essieu, ces bouts d'arbres étant des éléments consti-  see the axle bearings, these tree ends being constituent elements

tuants de la construction intégrés sans-soudure.  seamless construction killers.

Un avantage de la solution conforme à l'in-  An advantage of the solution according to the

vention est que l'assemblage des moitiés d'essieu est effectué dans la zone médiane non critique du tube d'essieu soumis à des sollicitations de  The purpose of the invention is that the axle halves are assembled in the non-critical central zone of the axle tube subjected to stresses.

flexion alternées. Cet assemblage n'est pas sollicité, ou seulement faible-  alternating flexion. This assembly is not solicited, or only weak-

ment sollicité, par une poussée axiale.  stressed by axial thrust.

Cet assemblage permet en outre la mise en place à partir de l'intérieur d'éléments de construction tels que paliers  This assembly also allows the installation from the inside of building elements such as bearings

ou disques de frein sans démontage des plateaux de roues.  or brake disks without disassembling the wheel trays.

La zone dangereuse pour les fissures, au  The danger zone for cracks, at

raccordement du plateau de roue et de l'essieu, est notablement réduite.  connection of the wheel plate and the axle, is significantly reduced.

On obtient d'autres avantages en ce qui  Other advantages are obtained with respect to

concerne les frais de fabrication, l'entretien (notamment lors des contrô-  manufacturing costs, maintenance (especially when

les répétés) et le montage.repeated) and editing.

En outre, les moitiés d'essieu fabriquées suivant le procédé conforme à l'inveation présentent des fibres dont le  In addition, the axle halves produced by the method according to the invention have fibers whose

tracé est presque ininterrompu.plot is almost uninterrupted.

24712 9224712 92

-3 - L'invention sera mieux comprise en regard  -3 - The invention will be better understood with regard to

de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exem-  of the following description and the accompanying drawings showing examples

ples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels:  embodiments of the invention, drawings in which:

- les Fig. 1, 2 et 3 représentent les diffé-  - Figs. 1, 2 and 3 represent the differences

rentes étapes du procédé pour façonner le bloc de départ en une ébauche; la Fig. 4 représente le laminage de la partie de voile; - la Fig. 5 représente un essieu complet constitué par deux moitiés; - la Fig. 6 représente un essieu muni d'un  the process steps for shaping the starting block into a blank; FIG. 4 represents the rolling of the sail portion; FIG. 5 represents a complete axle constituted by two halves; FIG. 6 represents an axle provided with a

disque de frein.brake disc.

Les dessins représentent schématiquement des essieux conformes à l'invention ainsi que l'outillage nécessaire pour le  The drawings schematically represent axles according to the invention as well as the tools necessary for the

procédé de fabrication de ces essieux.  manufacturing process of these axles.

Comme représenté sur les Fig. 1 à 3, un bloc  As shown in Figs. 1 to 3, a block

cylindrique 1 chauffé à la température de forgeage et décalaminé est dis-  cylindrical 1 heated to the forging temperature and descaled is dis-

posé dans les matrices de façonnage 2 et 3 représentées sur la Fig. 1. Ce bloc est ensuite comprimé. La saillie de matrice 4 provoque alors une répartition de la matière en direction axiale avec formation d'une saillie cylindrique 5 ainsi que d'un bout d'arbre 6 dirigé en sens inverse et  placed in the forming dies 2 and 3 shown in FIG. 1. This block is then compressed. The protrusion of matrix 4 then causes a distribution of the material in axial direction with formation of a cylindrical projection 5 as well as a shaft end 6 directed in opposite direction and

d'une partie de voile cylindrique 7.  of a cylindrical sail portion 7.

Au cours de l'étape de travail suivante, représentée sur la Fig. 2, se produit une répartition suppliémentaira ia la masse en ce que la partie de voile 7, d'abord moulée sous pression en forme de cylindre par les matrices de compression 8 et 9, est élargie en  During the next work step, shown in FIG. 2, there is an additional distribution to the mass in that the sail portion 7, first molded under pressure in the form of a cylinder by the compression dies 8 and 9, is widened by

forme de cône. Avec un certain décalage dans le temps, l'outil d'extru-  cone shape. With a certain lag in time, the extrusion tool

sion 10 est introduit au cours de cette étape de fabrication dans l'ori-  sion 10 is introduced during this manufacturing step into the original

fice Il de la matrice et il moule sous pression la matière de la saillie et du bout d'arbre 6 en formant le tube d'essieu 12 et le bout d'arbre  He molds it and molds under pressure the material of the protrusion and the shaft end 6 forming the axle tube 12 and the shaft end

d'essieu 13.axle 13.

La Fig. 3 représente l'étape de façonnage  Fig. 3 represents the shaping step

suivante avec deux autres opérations. Le couple de matrices 14 et 15 pro-  following with two other operations. The pair of matrices 14 and 15

voque un façonnage en direction radiale de la partie de voile 7. Avec un  radially shaping the sail portion 7. With a

décalage dans le temps, il se produit également une rétraction de l'ex-  shift in time, there is also a retraction of the former

trémizé libre 16 au moyen de la matrice de réduction 17.  free tremizate 16 by means of the reduction matrix 17.

24 712 9224,712 92

4 - La Fig. 4 représente la dernière étape de façonnage au cours de laquelle le galet de refoulement 19 est, au cours d'une opération de laminage, appliqué par roulement contre la matrice de calibrage 18 suivant un procédé de laminage et de refoulement connu en utilisant un appui 20. Le voile est alors laminé pour former un plateau  4 - FIG. 4 shows the last shaping step in which the delivery roller 19 is, in a rolling operation, rolled against the sizing die 18 according to a known rolling and unloading process using a support 20 The veil is then rolled to form a plateau

de roue.wheel.

La Fig. 5 représente en coupe l'essieu en deux parties avec montage terminé et muni de ses bandages. A l'exception des éléments de l'assemblage à force 23, disposés au milieu, les éléments  Fig. 5 shows in section the axle in two parts with assembly completed and provided with its bandages. With the exception of the elements of the force assembly 23, arranged in the middle, the elements

de construction 21 et 22 sont identiques.  21 and 22 are identical.

La Fig. 6 représente la réalisation d'un essieu avec paliers intérieurs dans les zones de paliers 24, 24'. On voit  Fig. 6 shows the realization of an axle with internal bearings in the bearing areas 24, 24 '. We see

également la disposition d'un disque de frein 25.  also the provision of a brake disk 25.

Des éjecteurs 26, 27, 28, 29 sont disposés  Ejectors 26, 27, 28, 29 are arranged

dans les diverses matrices.in the various matrices.

- 5 -- 5 -

Claims (1)

REVENDICATIONS ) - Essieu léger construit en deux éléments, pour véhicules ferroviaires, caractérisé en ce qu'il est constitué pour chaque moitié par un tube d'essieu (12), un plateau de roue (7) et un tourillon de palier (24, 24'), les deux moitiés présentant une cavité traversante et étant assemblées par emmanchement des tubes d'essieu. ) - Essieu léger selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités emmanchées des tubes d'essieu (12)  ) - Light two-piece axle for railway vehicles, characterized in that each half is formed by an axle tube (12), a wheel plate (7) and a bearing journal (24, 24). '), the two halves having a through cavity and being assembled by fitting of the axle tubes. ) - Light axle according to claim 1, characterized in that the fitted ends of the axle tubes (12) sont assemblées par retrait.are assembled by withdrawal. ) - Procédé pour fabriquer, à partir d'un bloc  ) - Method for manufacturing, from a block plein, un essieu léger selon l'une quelconque des revendications 1 et 2,  solid, a light axle according to any one of claims 1 and 2, caractérisé en ce que: a) - au cours d'une première étape de façonnage, on moule sous pression, à partir du bloc plein (1), untourillon (5) avec bout d'arbre conique (6) et une partie de voile l'entourant; b) - au cours d'une seconde étape de façonnage, on élargit radialement la partie de voile (7) et on moule sous pression en creux, le tourillon (5) et le bout d'arbre conique (6) en direction axiale de manière à former un corps tubulaire à section variable; c) - au cours d'une troisième étape de façonnage, on moulesous pression la partie de voile (7) presque à la verticale et on réduit une extrémité (16) du corps creux cylindrique; d) 'au cours d'une quatrième étape de façonnage, on étire la partie de voile (7) en direction radiale contre un appui (18),  characterized in that: a) - during a first forming step, a trough (5) with a conical shaft end (6) and a sail portion is molded under pressure from the solid block (1) surrounding; b) - during a second shaping step, the web portion (7) is radially widened and hollow molded, the trunnion (5) and the conical shaft end (6) in the axial direction of to form a tubular body of variable section; c) - during a third shaping step, the sail part (7) is pressed almost vertically and one end (16) of the cylindrical hollow body is reduced; d) in a fourth shaping step, the sail portion (7) is stretched radially against a support (18), notamment par laminage.in particular by rolling.
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